濾清器多次通過試驗臺污注系統的研究與改進

李妮妮，梁濤，譚仲毅，張鵬，彭業成

(廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

濾清器多次通過試驗臺污注系統的研究與改進

李妮妮，梁濤，譚仲毅，張鵬，彭業成

(廣州機械科學研究院有限公司，廣東廣州 510700)

濾清器多次通過試驗可以更準確地評價產品的濾清性能。濾清器多次通過試驗臺包括污注系統、濾清器測試系統和在線顆粒計數系統。在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000的基礎上，對濾清器多次通過試驗臺的污注系統進行深入研究，在試驗的基礎上，提出一套改進方案，可有效地提高加污流量穩定性和污染液均勻性。

多次通過試驗;污注系統;濾清器檢測

濾清器的實際運轉過程中，油液攜帶污染物連續不斷地通過濾清器。濾清器多次通過試驗即是模擬該工況，在特定試驗流量和特定污染物濃度下，讓試驗油循環通過濾清器，利用顆粒計數器采集濾清器前后端顆粒數，直到濾清器前后壓差達到設定的極限壓降。濾清器多次通過試驗采用在線顆粒計數法，引入過濾比和過濾精度，可以更準確地評價產品的濾清性能。歐Ⅳ標準對濾清器質量要求有所提高，濾清器必須經過多次通過試驗合格后方能使用［1］。

目前，國內外大部分企業已采用ISO 19438-2003《內燃機柴油濾清器和汽油濾清器－采用粒子計數法測定濾清器和雜質儲存能力》和ISO 4548-12∶2000《內燃機全流式機油濾清器試驗方法:第12部分:采用顆粒計數法測定濾清效率和容灰量》等顆粒計數法的濾清器過濾精度檢測標準。

濾清器多次通過試驗臺主要由污注系統、濾清器測試系統和在線顆粒計數系統組成。文中在ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000基礎上，對自主研發

的濾清器多次通過試驗臺的污注系統進行深入研究，在試驗的基礎上，探討其不足之處，提出一套改進方案。改進后的污注系統其加污流量穩定性和污染液均勻性獲得提高。

1 濾清器多次通過試驗原理及試驗方法

1.1 試驗原理

濾清器多次通過試驗是指在特定試驗流量，讓試驗油攜帶已知數量污染物循環通過被試濾清器，利用顆粒計數器采集被試濾清器前后端污染物顆粒數，直到濾清器前后壓差達到設定的極限壓降，以檢測被試濾清器性能參數。濾清器多次通過試驗包括兩個試驗項目:過濾效率和容塵量。根據ISO 19438-2003和ISO 4548-12∶2000，濾清器多次通過試驗原理如圖1［2－3］所示。

圖1 濾清器多次通過試驗原理圖

濾清器多次通過試驗臺包括污注系統 (圖1中A)、濾清器測試系統 (圖1中B)和在線顆粒計數系統 (圖1中C)。

污注系統。根據一定濃度要求配置污染液，通過高流速循環和不斷攪拌使污染液均勻，將配置好的污染液以穩定流量注入到濾清器測試系統。

濾清器測試系統。將配置好的污染液與系統中的潔凈油液混合，以恒定試驗流量不斷循環經過濾清器，檢測濾清器前后壓差。在試驗過程中，要求保持系統油箱液位穩定。

在線顆粒計數系統。實時檢測濾清器前后端的污染物顆粒濃度。

1.2 試驗方法

污染液注入流量為Qi(不大于0.25 L/min)，試驗流量為Q(單位:L/min)，基準上游重量級G(單位:mg/L)。

作為教師，應提高自身的業務水平，積極參與各種培訓教育，致力于提高自身的教學水平與綜合素質，在教學中不斷自我發展，自我完善。

(1)試驗前的準備

(2)清洗管道及過濾試驗油液。

(3)配置污染液。根據第一步確定的污染物質量，稱量粉塵將其加入到油液中，使系統中油液循環直到污染物完全分散。

(4)調整濾清器測試系統油液總體積，使其在數值上等于試驗流量 (單位:L/min)的1/2，最低為6 L。

(5)將不帶試驗濾芯的濾清器殼體安裝到濾清器測試系統中，調節系統流量，待流量穩定后，記錄濾清器空殼前后端壓力差。

(6)將濾芯裝在殼體內，再重新安裝到濾清器測試系統中，開啟循環，調節系統流量，記錄濾清器總成壓力差，并計算濾芯壓力差。開啟污注系統，使污染液勻速注入到測試系統中，啟動在線顆粒計數系統，測定和記錄試驗濾芯總成的壓力差和前后端的污染物顆粒數。

(7)當濾清器總成壓力差達到終止條件時，停止試驗。

2 污注系統分析與改進

污注系統根據一定濃度配置污染液，通過高流速循環和不斷攪拌使污染液均勻，將配置好的污染液以穩定流量注入到濾清器測試系統。濾清器多次通過試驗的關鍵是要維持注入油液的污染液重量級和保持注入流量的恒定［4］。污染液是否均勻，注入流量是否穩定直接影響到濾清器測試系統上游基準重量級。污染液不均勻將使基準上游重量級達不到設定值，從而影響試驗數據。

污注系統需具備以下功能:

(1)自清洗。污注系統需要配置潔凈過濾器，可清潔管道和油液。

(2)配置污染液。按一定濃度配置污染液，并能確保污染物均勻分布在油液中。

(3)以穩定流量將污染液注入到濾清器測試系統中。

2.1 污注系統結構分析

污注系統結構見圖2。

圖2 污注系統原理圖

在污注系統油路中串聯了兩個泵，分別為內循環泵和加污泵。加污泵流量較小，不大于0.25 L/min。而內循環泵流量較大，遠大于加污泵流量，以確保加污泵能吸入足夠油量，保持流量穩定。另外以較大的流量進行油液循環，可以更快地清潔油液或配置污染液。

這種結構有以下不足之處:

(1)內循環泵處于管道前端，加污泵處于管道后端，加污泵承受較大壓力，容易出現漏油現象。

(2)兩個泵串聯容易造成加污泵吸油口壓力不穩定，從而導致管路內部壓力脈動、加污流量不穩定，污染液不均勻，影響試驗精度。

2.2 污注系統的改進

泵串聯結構對泵密封性要求較高，也影響加污流量的穩定性，因此需對其進行改進。另外作者在試驗中發現，由于加污流量較小，油箱液位高度對加污流量有影響，因此保持油箱液位高度非常必要。對污注系統進行改進，如圖3所示。

圖3 改進后污注系統原理圖

改進后的污注系統劃分為兩個子系統，分別為內循環子系統和加污子系統。內循環子系統主要進行循環配置污染液和清潔油液。加污子系統進行加污。兩個泵被隔開，分配在兩個子系統中，可有效地避免它們之間互相影響，導致壓力脈動。增加一個污染液油箱，污染液油箱安裝水平高度高于內循環油箱，污染液油箱壁中部開一溢流口，當油箱中液位高于溢流口位置時，油液將從溢流口溢流回到內循環油箱，形成一條新的循環油路，可加快污染液循環速度，同時油箱中液位將保持在溢流口高度。另外污染液油箱容積設計較小，約3～5 L，可進一步加快油液循環速度，防止污染物沉積。這種設計可以提高循環速度、加快污染液配置速度，另外保持試驗過程中液位高度不變，從而提高加污流量穩定性和污染液均勻性。

3 改進前后污注系統對比試驗分析

假設試驗時間為60 min，試驗流量為10 L/min，基準上游重量級10 mg/L。

改進前后污注系統使用同樣的泵、閥和流量計等元器件。試驗中，污染液注入到一空容器中，試驗結束后稱量污染液注入總體積，以計算平均加污流量。每隔10 min進行采樣分析污染液重量級。表1是試驗結果對比。

表1 改進前后污注系統加污流量和污染液重量級試驗數據

從表2中發現:改進前污注系統的加污流量不穩定，在試驗過程中流量有下降趨勢，而污染液重量級有較大波動，最大波動20%，注入到濾清器測試系統的平均污染液重量級 (點b)為0.37 mg/L，與設定值偏差7.5%;改進后污注系統加污流量穩定，管道中3個采樣點的污染液重量級相近，污染液重量級較為穩定，波動范圍在5%以內，證明管道中污染物較為均勻，注入到濾清器測試系統的平均污染液重量級 (點c)為0.39 mg/L，與設定值0.4 mg/L偏差2.5%，比改進前提高5%。

4 結論

研究了濾清器多次通過試驗臺污注系統，提出一種改進方案，通過對比試驗，驗證了改進后污注系統可有效地提高加污流量穩定性和污染液均勻性，從而提高了多次通過試驗的可靠性。

［1］張津津，杜立鵬.自動顆粒計數技術在濾清器檢測中的應用［J］.過濾與分離，2008，18(2):37 －41.

［2］ISO 19438-2003 Diesel Fuel and Petrol Filters for Internal Combustion Engines-Filtration Efficiency using Particle Counting and Contaminant Retention Capacity［S］.

［3］ISO 4548-12∶2000 Methods of Testfor Full-fow Lubricating Oil Filters for Internal Combustion Engines-Part 12∶Filtration Efficiency Using Particle Counting，and Contaminant Retention Capacity［S］.

［4］劉勇，高院安，龍學輝，等.過濾器多次通過試驗臺的設計［J］.液壓與氣動，2006(10):69－71.

Study and Im provement of Contam inant Injection System of Filter Multi-pass Testing Bench

LINini，LIANG Tao，TAN Zhongyi，ZHANG Peng，PENG Yecheng
(Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510700，China)

Filtermulti-pass test canmore accurately evaluate the performance of filter.Filtermulti-pass testbench includes contaminant injection system，filter test system and online particle counting system.Based on ISO 19438-2003 standard and ISO 4548-12∶2000 standard，the contaminant injection system was studied，an improved solution was put forward based on experiments.The improved contaminant injection system can effectively improve the stability of the inject flow rate and pollution uniformity.

Multi-pass testing;Contaminant injection system;Filter testing

TH138.8+1

B

1001－3881(2014)10－108－3

10.3969/j.issn.1001 －3881.2014.10.033

2012－10－19

李妮妮 (1984—)，女，碩士，工程師，主要研究方向為汽車零部件檢測技術及相磁檢測設備。E－mail:lininilnn@sina.com。